JP5925105B2 - Saturator and natural gas reforming system having the same - Google Patents

Saturator and natural gas reforming system having the same Download PDF

Info

Publication number
JP5925105B2
JP5925105B2 JP2012236672A JP2012236672A JP5925105B2 JP 5925105 B2 JP5925105 B2 JP 5925105B2 JP 2012236672 A JP2012236672 A JP 2012236672A JP 2012236672 A JP2012236672 A JP 2012236672A JP 5925105 B2 JP5925105 B2 JP 5925105B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
heat exchange
saturator
temperature
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012236672A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014084265A (en
Inventor
飯嶋 正樹
正樹 飯嶋
雅登 松澤
雅登 松澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2012236672A priority Critical patent/JP5925105B2/en
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to EP13849858.9A priority patent/EP2913297B1/en
Priority to RU2015115158/05A priority patent/RU2598934C1/en
Priority to US14/437,076 priority patent/US9638367B2/en
Priority to CA2888593A priority patent/CA2888593C/en
Priority to PCT/JP2013/073924 priority patent/WO2014065020A1/en
Priority to AU2013335985A priority patent/AU2013335985B2/en
Priority to DK13849858.9T priority patent/DK2913297T3/en
Publication of JP2014084265A publication Critical patent/JP2014084265A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5925105B2 publication Critical patent/JP5925105B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/30Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/32Heating of pipes or pipe systems using hot fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052Nickel or cobalt catalysts
    • C01B2203/1058Nickel catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205Composition of the feed
    • C01B2203/1211Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235Hydrocarbons
    • C01B2203/1241Natural gas or methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1276Mixing of different feed components
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/6416With heating or cooling of the system
    • Y10T137/6579Circulating fluid in heat exchange relationship

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、ガス中に水蒸気を添加するサチュレータに関する。また本発明は、当該サチュレータを備える天然ガス改質システムに関する。   The present invention relates to a saturator that adds water vapor to a gas. The present invention also relates to a natural gas reforming system including the saturator.

メタノール合成プロセス、灯油や軽油などの液体炭化水素を合成するプロセス(フィッシャー・トロプシュプロセス)においては、特許文献1及び特許文献2に記載されるように、天然ガス等の炭化水素ガスに水蒸気が添加されて改質され、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスが生成される。上記プロセスでガスに水蒸気を添加する方法として、天然ガスに直接スチームを添加する方法の他、サチュレータを用いて天然ガスを加湿する方法がある。   In the process of synthesizing liquid hydrocarbons such as methanol and kerosene and light oil (Fischer-Tropsch process), as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, steam is added to hydrocarbon gas such as natural gas. And reformed to produce synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. As a method of adding water vapor to the gas in the above process, there is a method of humidifying natural gas using a saturator in addition to a method of adding steam directly to natural gas.

また、燃焼ガスに水蒸気を添加するガスタービンにおいて、燃焼ガスを加湿するためにサチュレータが設置される場合がある。   Further, in a gas turbine that adds steam to the combustion gas, a saturator may be installed to humidify the combustion gas.

サチュレータは、熱交換器において別の熱源(ガス)から熱回収し、回収された熱を利用してサチュレータ内部を流通するガスを加熱するとともに、ガス中に水を散布して蒸発させて、ガスに水蒸気を添加する。   The saturator recovers heat from another heat source (gas) in the heat exchanger, heats the gas flowing through the saturator using the recovered heat, and sprays water into the gas to evaporate it. Steam is added to.

特開2003−34660号公報JP 2003-34660 A 特開2004−277186号公報JP 2004-277186 A

上記サチュレータでは、別の熱源からより効率良く熱を回収することが求められる。例えば天然ガスを改質するプロセスにサチュレータが設置される場合、サチュレータは、水が散布された低温の天然ガスが、高温の合成ガスとの熱交換により加熱され、飽和蒸気圧の水蒸気を含む高温の天然ガスとして排出される構成が採用される。しかしながら、合成ガスから更に低温の温度域まで熱を効果的に回収する余地があると考えられた。   The saturator is required to recover heat more efficiently from another heat source. For example, when a saturator is installed in a process for reforming natural gas, the saturator is heated at a high temperature including water vapor at a saturated vapor pressure in which low-temperature natural gas sprayed with water is heated by heat exchange with high-temperature synthesis gas. A configuration that is discharged as natural gas is adopted. However, it was considered that there was room to effectively recover heat from the synthesis gas to a lower temperature range.

また、原料ガスを水蒸気により確実に改質するためには、炭素量に対して余剰の水蒸気を添加する必要がある。サチュレータ通過後の飽和原料ガスの温度が低い場合には、含有される水蒸気量が要求量に対して不十分であるために、改質器に搬送する前に水蒸気を別途添加する必要がある。従って、上記サチュレータでは、高い温度で加湿されたより多くの水蒸気を有する飽和ガスを排出させることが求められる。   Further, in order to reliably reform the raw material gas with water vapor, it is necessary to add surplus water vapor with respect to the amount of carbon. When the temperature of the saturated raw material gas after passing through the saturator is low, the amount of water vapor contained is insufficient with respect to the required amount, so it is necessary to add water vapor separately before transporting to the reformer. Therefore, the saturator is required to discharge saturated gas having more water vapor humidified at a high temperature.

本発明は、熱源からの熱回収をより効率的に回収して利用し、ガス(流体)中に水蒸気を最大限添加することができるサチュレータを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a saturator that can recover and utilize heat recovery from a heat source more efficiently and can add water vapor to a gas (fluid) to the maximum extent.

本発明の一態様は、第1流体が内側を流通する流通路と、前記流通路の前記第1流体の流通方向に沿って1つまたは複数設置され、前記第1流体と第2流体との間で熱交換させる第1熱交換部と、前記第1流体の前記流通路内での流通方向で前記第1熱交換部の下流側に設置され、前記第1熱交換部を通過した後の前記第1流体と第3流体との間で熱交換させる第2熱交換部と、前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部の前記第1流体の上流側において、前記流通路内を流通する前記第1流体に水を添加する加湿部と、前記第2熱交換部で熱交換された後の前記第3流体を、前記第2熱交換部から前記第1熱交換部の前記第1流体上流側に搬送し、前記第1流体として前記流通路内に流入させる搬送路とを有し、前記第1熱交換部において、前記第1流体が加熱されるとともに加湿され、前記第2流体が冷却されて系外に排出され、前記第2熱交換部において、前記第1流体が加熱されるとともに飽和蒸気圧まで加湿されて系外に排出され、前記第3流体が冷却されるサチュレータである。   One aspect of the present invention includes a flow passage through which a first fluid circulates, and one or a plurality of flow passages disposed along the flow direction of the first fluid in the flow passage, wherein the first fluid and the second fluid A first heat exchange section that exchanges heat between the first heat exchange section and the first fluid exchange section in the flow direction in the flow passage, and after passing through the first heat exchange section A second heat exchange section for exchanging heat between the first fluid and the third fluid; and the upstream side of the first fluid in the first heat exchange section and the second heat exchange section, in the flow passage. A humidifying unit that adds water to the first fluid that circulates, and the third fluid that has been subjected to heat exchange in the second heat exchange unit are transferred from the second heat exchange unit to the first heat exchange unit. A transport path that transports one fluid upstream and flows into the flow path as the first fluid, in the first heat exchange section, The first fluid is heated and humidified, the second fluid is cooled and discharged out of the system, and in the second heat exchange section, the first fluid is heated and humidified to a saturated vapor pressure. The saturator is discharged out of the system and the third fluid is cooled.

上記態様において、前記流通路が、前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部を収容する1つの塔であることが好ましい。   The said aspect WHEREIN: It is preferable that the said flow path is one tower which accommodates the said 1st heat exchange part and the said 2nd heat exchange part.

あるいは、上記態様において、前記流通路が、複数の容器と該容器同士を連結する配管であり、前記容器に前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部が1つずつ収容されていることが好ましい。   Or in the said aspect, the said flow path is piping which connects these containers and these containers, and the said 1st heat exchange part and the said 2nd heat exchange part are accommodated in the said container one each. Is preferred.

上記態様のサチュレータは、流通路内に複数の熱交換部が設置されている。第2熱交換部において、第1流体と同一ガスである高温の第3流体が、サチュレータから排出される直前の第1流体の加熱及び加湿に利用される。また、第3流体は、第1流体としてサチュレータの流通路内に流入し、第1熱交換部において第2流体の冷却に利用される。
上記の構成とすることにより、サチュレータから排出される第1流体の温度を高くすることができるとともに、第2流体の温度を低くすることができる。従って、系内での熱回収の効率が向上する。また、第2流体の温度を低くすることは、サチュレータ後流での第2流体からの廃熱量を低減させることに繋がるので好ましい。
In the saturator of the above aspect, a plurality of heat exchange units are installed in the flow passage. In the second heat exchange unit, the high-temperature third fluid that is the same gas as the first fluid is used for heating and humidifying the first fluid immediately before being discharged from the saturator. Further, the third fluid flows into the saturator flow passage as the first fluid, and is used for cooling the second fluid in the first heat exchange section.
By setting it as said structure, while the temperature of the 1st fluid discharged | emitted from a saturator can be made high, the temperature of a 2nd fluid can be made low. Therefore, the efficiency of heat recovery in the system is improved. Moreover, lowering the temperature of the second fluid is preferable because it leads to a reduction in the amount of waste heat from the second fluid in the downstream of the saturator.

本発明の別の態様は、前記第1流体とされる天然ガスを水蒸気と反応させて、前記第2流体とされる水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質器と、前記第3流体とされる天然ガスを貯蔵するタンクと、上記態様のサチュレータとを備える天然ガス改質システムである。   Another aspect of the present invention is a reformer that reacts natural gas, which is the first fluid, with water vapor to generate a synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide, which is the second fluid. A natural gas reforming system comprising a tank for storing natural gas to be the third fluid, and the saturator of the above aspect.

例えば天然ガスの改質システムに上記サチュレータが設置された場合、加湿された天然ガス(第1流体)に系外(例えばボイラ)から添加される水蒸気量を低減させることが可能になり、システムの運転効率を向上させることができる。   For example, when the saturator is installed in a natural gas reforming system, it becomes possible to reduce the amount of water vapor added from outside the system (for example, a boiler) to the humidified natural gas (first fluid). Driving efficiency can be improved.

本発明によれば、サチュレータから排出される第1流体の温度をより上昇させ、かつ、第2流体の温度をより低下させる。すなわち、本発明のサチュレータは、従来品に比べて優れた熱回収を行うことができ、システム全体の熱効率を向上させることができる。   According to the present invention, the temperature of the first fluid discharged from the saturator is further increased, and the temperature of the second fluid is further decreased. That is, the saturator of the present invention can perform heat recovery superior to the conventional product, and can improve the thermal efficiency of the entire system.

本発明のサチュレータを天然ガスの改質システムに設置すれば、原料ガスである天然ガスに系外から添加される水蒸気量を低減させることができ、生産原料である天然ガスの消費量を低減させることができる。   If the saturator of the present invention is installed in a natural gas reforming system, the amount of water vapor added from outside the system to natural gas, which is a raw material gas, can be reduced, and the consumption of natural gas, which is a production raw material, is reduced. be able to.

天然ガス改質システムの概略図である。1 is a schematic view of a natural gas reforming system. ケース1のサチュレータの概略図である。2 is a schematic diagram of a saturator of case 1. FIG. ケース2のサチュレータの概略図である。3 is a schematic view of a saturator of case 2. FIG. ケース3のサチュレータの概略図である。3 is a schematic view of a saturator of case 3. FIG. 第2実施形態のサチュレータの一例の概略図である。It is the schematic of an example of the saturator of 2nd Embodiment.

本発明のサチュレータは、原料ガスに水蒸気を添加するメタノール合成システムや液体炭化水素合成システムや、燃焼ガスや燃焼用空気に水蒸気を添加するガスタービンに適用される。   The saturator of the present invention is applied to a methanol synthesis system or a liquid hydrocarbon synthesis system that adds water vapor to a raw material gas, or a gas turbine that adds water vapor to combustion gas or combustion air.

以下に、本発明のサチュレータの実施形態を、天然ガスの改質(スチームリフォーミング)システムを例に挙げて説明する。
図1は、天然ガス改質システムの概略図である。天然ガス改質システム1は、改質器2、廃熱ボイラ9、天然ガス供給ライン10、及び、サチュレータ20を備える。
Hereinafter, embodiments of the saturator of the present invention will be described by taking a natural gas reforming (steam reforming) system as an example.
FIG. 1 is a schematic diagram of a natural gas reforming system. The natural gas reforming system 1 includes a reformer 2, a waste heat boiler 9, a natural gas supply line 10, and a saturator 20.

改質器2は、反応管3、改質炉4、廃熱回収部5、及び、煙突6を備える。反応管3は改質炉4内に設置される。反応管3内部には触媒(例えば、ニッケル系触媒等)が充填されている。反応管3は、配管7によりサチュレータ20と連結される。配管7は、廃熱回収部5を通過する構成とされる。また、反応管3は、配管8により、廃熱ボイラ9を介してサチュレータ20と連結される。   The reformer 2 includes a reaction tube 3, a reforming furnace 4, a waste heat recovery unit 5, and a chimney 6. The reaction tube 3 is installed in the reforming furnace 4. The reaction tube 3 is filled with a catalyst (for example, a nickel catalyst). The reaction tube 3 is connected to the saturator 20 by a pipe 7. The pipe 7 is configured to pass through the waste heat recovery unit 5. The reaction tube 3 is connected to the saturator 20 via the waste heat boiler 9 by the pipe 8.

改質炉4には、不図示の配管から燃料ガス(例えば天然ガス)及び空気が供給される。改質炉4内での燃料ガスの燃焼により、反応管3が850〜900℃程度に加熱される。改質炉4での燃焼排ガスは、廃熱回収部5を通じて煙突6に搬送され、煙突6から改質器2外に排出される。   Fuel gas (for example, natural gas) and air are supplied to the reforming furnace 4 from a pipe (not shown). The reaction tube 3 is heated to about 850 to 900 ° C. by the combustion of the fuel gas in the reforming furnace 4. The combustion exhaust gas in the reforming furnace 4 is conveyed to the chimney 6 through the waste heat recovery unit 5 and is discharged from the chimney 6 to the outside of the reformer 2.

天然ガス供給ライン10は、サチュレータ20と連結される。天然ガス供給ライン10は、天然ガス供給源(不図示)と接続されている。   The natural gas supply line 10 is connected to the saturator 20. The natural gas supply line 10 is connected to a natural gas supply source (not shown).

[第1実施形態]
<ケース1>
図2は、第1実施形態のサチュレータの一例(ケース1)の概略図である。ケース1のサチュレータ20は、塔21内に第1熱交換部22a,22b及び第2熱交換部23が設置される。塔21内を紙面上側から下方向に向かって第1流体が流通する。すなわち、塔21は、第1流体が内側を流通する流通路となっている。天然ガス改質システム1に設置されるサチュレータの場合、第1流体は天然ガスである。
[First Embodiment]
<Case 1>
FIG. 2 is a schematic view of an example (case 1) of the saturator of the first embodiment. In the saturator 20 of the case 1, first heat exchange units 22 a and 22 b and a second heat exchange unit 23 are installed in a tower 21. The first fluid flows through the tower 21 from the upper side to the lower side. That is, the tower 21 is a flow passage through which the first fluid flows. In the case of a saturator installed in the natural gas reforming system 1, the first fluid is natural gas.

第1熱交換部22a,22bは、シェル型の熱交換器である。シェル型の熱交換器では、塔21の外周に複数のチューブが配置され、チューブ内を第2流体が流通する。天然ガス改質システム1に設置されるサチュレータの場合、第2流体は反応管3から送給される合成ガスである。第1熱交換部22a,22bにおいて、第1流体と第2流体とが非接触で熱交換する。   The first heat exchange units 22a and 22b are shell-type heat exchangers. In the shell-type heat exchanger, a plurality of tubes are arranged on the outer periphery of the tower 21 and the second fluid flows through the tubes. In the case of a saturator installed in the natural gas reforming system 1, the second fluid is a synthesis gas fed from the reaction tube 3. In the first heat exchange units 22a and 22b, the first fluid and the second fluid exchange heat without contact.

第1熱交換部は、第1流体の流通方向に沿って1以上設置される。ケース1のサチュレータ20では、第1熱交換部を2つ設けた構成とされる。複数の第1熱交換部を設置する場合、隣接する第1熱交換部22a,22bが配管24で接続される。配管24内を第2流体が流通する。図2のサチュレータ20では、第1流体の下流側の第1熱交換部22bから第2流体がサチュレータ20に流入し、第1流体の上流側の第1熱交換部22aからサチュレータ20外に排出される。   One or more first heat exchange units are installed along the flow direction of the first fluid. The saturator 20 of the case 1 has a configuration in which two first heat exchange units are provided. When installing a some 1st heat exchange part, the adjacent 1st heat exchange part 22a, 22b is connected by the piping 24. FIG. The second fluid flows through the pipe 24. In the saturator 20 of FIG. 2, the second fluid flows into the saturator 20 from the first heat exchange part 22b on the downstream side of the first fluid, and is discharged out of the saturator 20 from the first heat exchange part 22a on the upstream side of the first fluid. Is done.

第2熱交換部23は、第1熱交換部22a,22bの第1流体下流側に設置される。第2熱交換部23はシェル型の熱交換器であり、塔21の外周のチューブ内を第3流体が流通する。天然ガス改質システム1に設置されるサチュレータの場合、第3流体は天然ガス(原料ガス)である。第3流体は、天然ガス供給ライン10から供給される。第2熱交換部23において、第1流体と第3流体とが非接触で熱交換する。   The 2nd heat exchange part 23 is installed in the 1st fluid downstream of 1st heat exchange part 22a, 22b. The second heat exchange unit 23 is a shell-type heat exchanger, and the third fluid circulates in the tube on the outer periphery of the tower 21. In the case of a saturator installed in the natural gas reforming system 1, the third fluid is natural gas (raw gas). The third fluid is supplied from the natural gas supply line 10. In the second heat exchange unit 23, the first fluid and the third fluid exchange heat without contact.

第2熱交換部23は、搬送路25を通じて塔21上部と接続される。搬送路25内を第3流体が流通する。第3流体は塔21上部から塔21内に流入し、第1流体として塔21内を流通する。   The second heat exchange unit 23 is connected to the upper portion of the tower 21 through the conveyance path 25. The third fluid flows through the conveyance path 25. The third fluid flows into the tower 21 from the top of the tower 21 and circulates in the tower 21 as the first fluid.

加湿部26a,26b,26cは、第1熱交換部22a,22b及び第2熱交換部23の各々に設置される。加湿部26a,26b,26cは、塔21内を流通する第1流体に水を散布する散布部(不図示)、散布された余剰の水及び凝縮水を回収し貯留する貯留部27a,27b,27c、及び、貯留部27a,27b,27c内の水を散布部に循環させるポンプ28a,28b,28cを備える。散布部は、第1熱交換部22a,22b及び第2熱交換部23の第1流体上流側に設置される。   The humidifying units 26a, 26b, and 26c are installed in the first heat exchange units 22a and 22b and the second heat exchange unit 23, respectively. The humidifying units 26a, 26b, and 26c are spraying units (not shown) that spray water on the first fluid that circulates in the tower 21, and storage units 27a, 27b that collect and store the sprayed surplus water and condensed water. 27c and pumps 28a, 28b, 28c that circulate the water in the storage units 27a, 27b, 27c to the spraying unit. The spreading unit is installed on the first fluid upstream side of the first heat exchange units 22 a and 22 b and the second heat exchange unit 23.

第1熱交換部22a,22b及び第2熱交換部23の上流側において、配管29が接続される。配管29から第1流体にサチュレータ20外部から水が供給される。配管29から供給される水は、工業用水であっても良いし、第1熱交換部22aからサチュレータ20外部に排出された第2流体を更に冷却した時に生成する凝縮水であっても良い。   A pipe 29 is connected on the upstream side of the first heat exchange units 22 a and 22 b and the second heat exchange unit 23. Water is supplied from the outside of the saturator 20 to the first fluid from the pipe 29. The water supplied from the pipe 29 may be industrial water, or may be condensed water generated when the second fluid discharged from the first heat exchanger 22a to the outside of the saturator 20 is further cooled.

以下に、天然ガスを加湿する例を示して、ケース1のサチュレータ20を用いてガスを加湿する工程を説明する。
第3流体として、高温の天然ガスが第2熱交換部23に流入する。第3流体は、例えば天然ガス供給ライン10から改質器2の廃熱回収部5を通過することにより加熱される。具体的に、第2熱交換部23に流入する前の第3流体は380℃〜400℃程度(温度T)に昇温される。なお、第3流体には水蒸気はほとんど含まれていない。
Below, the example which humidifies natural gas is shown and the process of humidifying gas using the saturator 20 of case 1 is demonstrated.
As the third fluid, high-temperature natural gas flows into the second heat exchange unit 23. The third fluid is heated, for example, by passing from the natural gas supply line 10 through the waste heat recovery unit 5 of the reformer 2. Specifically, the temperature of the third fluid before flowing into the second heat exchange unit 23 is raised to about 380 ° C. to 400 ° C. (temperature T 1 ). Note that the third fluid contains almost no water vapor.

第2熱交換部23において、塔21内を流通する第1流体(温度T)と第3流体との間で熱交換が行われる。熱交換により、第3流体は温度Tまで冷却される。 In the second heat exchange section 23, heat exchange is performed between the first fluid (temperature T 9 ) flowing through the tower 21 and the third fluid. The heat exchanger, the third fluid is cooled to a temperature T 2.

温度Tに冷却された第3流体は、搬送路25を流通し、塔21上部のから塔21内に第1の流体として流入する。第1流体は、塔21上部から下方に向かって塔21内を流通する。 Third fluid that has been cooled to a temperature T 2 flows through the conveying path 25, and flows as the first fluid to the tower 21 top of collar tower 21. The first fluid flows in the tower 21 from the upper part of the tower 21 downward.

第1熱交換部22aに流入する前の第1流体に対して、加湿部26aの散布部が水を散布する。散布された水が第1流体(温度T)と接触して蒸発して、第1流体に水蒸気が添加される。同時に、気化熱により第1流体が温度Tに冷却される。このとき、第1流体に飽和蒸気圧の水蒸気が含有されると、後段で説明する熱回収効率の上昇及び系外からの水蒸気添加量の低下に繋がり、天然ガス改質システム1全体のエネルギー効率が上昇するので有利である。 The spraying part of the humidifying part 26a sprays water on the first fluid before flowing into the first heat exchanging part 22a. The sprayed water comes into contact with the first fluid (temperature T 2 ) and evaporates, and water vapor is added to the first fluid. At the same time, the first fluid is cooled to a temperature T 3 by heat of vaporization. At this time, if the first fluid contains water vapor with a saturated vapor pressure, this leads to an increase in heat recovery efficiency and a decrease in the amount of water added from outside the system, which will be described later, and the energy efficiency of the natural gas reforming system 1 as a whole. Is advantageous.

第2流体として合成ガスが、改質器2の反応管3で生成される。
下記工程を経てサチュレータ20により加湿された天然ガス(CHを主成分とする炭化水素を含む)が配管7から反応管3に供給される。反応管において、天然ガス中の炭化水素が水蒸気と反応し、一酸化炭素(CO)及び水素(H)が発生する。発生したCOは水蒸気と更に反応し、二酸化炭素(CO)及びHが発生する。すなわち、合成ガスはH、CO、CO、及び水蒸気を含む。
Syngas is generated in the reaction tube 3 of the reformer 2 as the second fluid.
Natural gas (including hydrocarbons mainly composed of CH 4 ) humidified by the saturator 20 through the following steps is supplied from the pipe 7 to the reaction pipe 3. In the reaction tube, the hydrocarbon in the natural gas reacts with water vapor to generate carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ). The generated CO further reacts with water vapor to generate carbon dioxide (CO 2 ) and H 2 . That is, the synthesis gas comprises H 2, CO, CO 2, and water vapor.

反応管3から排出された合成ガスは、配管8を通じて廃熱ボイラ9で冷却された後、サチュレータ20に搬送される。具体的に、850〜900℃で改質器2から排出された合成ガスは、廃熱ボイラ9を経由することにより、300〜400℃程度(温度T11)に冷却されてからサチュレータ20の第1熱交換部22bに供給される。 The synthesis gas discharged from the reaction tube 3 is cooled by the waste heat boiler 9 through the pipe 8 and then conveyed to the saturator 20. Specifically, the synthesis gas discharged from the reformer 2 at 850 to 900 ° C. is cooled to about 300 to 400 ° C. (temperature T 11 ) by passing through the waste heat boiler 9, and then the second gas of the saturator 20. 1 is supplied to the heat exchange unit 22b.

第2流体として、合成ガスが第1熱交換部22bに流入する。第1熱交換部22bを流通した第2流体は、配管24を経由して第1熱交換部22aに流入する。第1熱交換部22aを流通した第2流体は、サチュレータ20外部に排出される。   As the second fluid, the synthesis gas flows into the first heat exchange unit 22b. The 2nd fluid which distribute | circulated the 1st heat exchange part 22b flows in into the 1st heat exchange part 22a via the piping 24. FIG. The second fluid that has circulated through the first heat exchange unit 22a is discharged to the outside of the saturator 20.

第1熱交換部22a,22bにおいて、塔21内を流通する第1流体と第2流体との間で熱交換が行われる。熱交換により、第1流体は加熱される。一方、第2流体は冷却される。ケース1において、第1流体は、第1熱交換部22aにおいて入口温度Tから出口温度Tに加熱され、第1熱交換部22bにおいて入口温度Tから出口温度Tに加熱される。第2流体は、第1熱交換部22bにおいて温度T11からT13に冷却され、第1熱交換部22aにおいて温度T13から温度T14に冷却される。 In the first heat exchange units 22a and 22b, heat exchange is performed between the first fluid and the second fluid flowing in the tower 21. The first fluid is heated by the heat exchange. On the other hand, the second fluid is cooled. In case 1, the first fluid is heated from an inlet temperature T 3 on the outlet temperature T 4 at the first heat exchanging portion 22a, is heated from an inlet temperature T 5 at the first heat exchanging portion 22b in the outlet temperature T 6. The second fluid is cooled from the temperature T 11 to T 13 in the first heat exchange portion 22b, it is cooled from the temperature T 13 to the temperature T 14 in the first heat exchange portion 22a.

ケース1のサチュレータ20では、第1熱交換部22a,22bの上側から、加湿部26a,26bの散布部が塔21内に水を散布する。散布された水は、第1熱交換部22a,22bを通過する際に、第1流体及び第2流体の熱により水蒸気となる。この工程により、第1熱交換部22a,22bを通過する際に、飽和蒸気圧を維持されながら第1流体が加熱される。
散布された余剰の水及び凝縮水は貯留部27a,27bで回収され、ポンプ28a,28bにより加湿部26a,26bの散布部に循環される。
In the saturator 20 of case 1, the spraying part of the humidification parts 26a, 26b sprays water into the tower 21 from the upper side of the first heat exchange parts 22a, 22b. The sprayed water becomes water vapor by the heat of the first fluid and the second fluid when passing through the first heat exchange units 22a and 22b. By this step, the first fluid is heated while maintaining the saturated vapor pressure when passing through the first heat exchange units 22a and 22b.
The surplus water and the condensed water sprayed are collected by the storage units 27a and 27b and circulated to the spraying units of the humidifying units 26a and 26b by the pumps 28a and 28b.

第1熱交換部22bを通過し温度Tに到達した第1流体は、温度Tとして第2熱交換部23に流入する。第2熱交換部23において、第1流体は第3流体と熱交換して温度Tから温度T10に加熱される。 First fluid has reached the temperature T 6 passes through the first heat exchanging portion 22b flows as the temperature T 9 in the second heat exchange unit 23. In the second heat exchanger 23, the first fluid is heated to a temperature T 10 from the temperature T 9 Replace third fluid and heat.

第2熱交換部23の上側から、加湿部26cの散布部が塔21内に水を散布する。散布された水は、第2熱交換部23を通過する際に、第1流体及び第3流体の熱により水蒸気となる。この工程により、第2熱交換部23を通過する際に、飽和蒸気圧を維持されながら第1流体が加熱される。   From the upper side of the second heat exchange unit 23, the spraying unit of the humidifying unit 26 c sprays water into the tower 21. The sprayed water becomes water vapor by the heat of the first fluid and the third fluid when passing through the second heat exchange unit 23. By this step, the first fluid is heated while maintaining the saturated vapor pressure when passing through the second heat exchange section 23.

第2熱交換部23を通過した第1流体は、飽和水蒸気圧の水蒸気を伴ってサチュレータ20から排出され、配管7を通じて改質器2の反応管3に搬送される。なお、上述の反応管3では、天然ガス中の炭素量に対する水蒸気量が2〜3程度として天然ガスの改質が行われる。上記の水蒸気比率となるように、配管7の途中で第1流体に水蒸気が添加されても良い。   The first fluid that has passed through the second heat exchanging unit 23 is discharged from the saturator 20 with water vapor having a saturated water vapor pressure, and is transferred to the reaction tube 3 of the reformer 2 through the pipe 7. In the reaction tube 3 described above, the reforming of the natural gas is performed with the amount of water vapor with respect to the amount of carbon in the natural gas being about 2-3. Water vapor may be added to the first fluid in the middle of the pipe 7 so as to achieve the above water vapor ratio.

<ケース2>
図3は、第1実施形態のサチュレータの別の例(ケース2)の概略図である。ケース2のサチュレータ30は、第1熱交換部が3つ(22a〜22c)設置され、第1熱交換部22cに加湿部26dが設置された以外は図2のサチュレータ20と同じ構成である。第1熱交換部22a〜22cは、配管24により接続される。
<Case 2>
FIG. 3 is a schematic view of another example (case 2) of the saturator of the first embodiment. The saturator 30 of the case 2 has the same configuration as the saturator 20 of FIG. 2 except that three first heat exchange units (22a to 22c) are installed and a humidifying unit 26d is installed in the first heat exchange unit 22c. The first heat exchange units 22 a to 22 c are connected by a pipe 24.

ケース2では、第1熱交換部22cにおいて、第1流体が入口温度Tから出口温度Tに加熱される。温度Tの第1流体が、温度Tとして第2熱交換部23に到達する。加湿部26dが第1熱交換部22cの上部から水を散布するため、第1流体は飽和蒸気圧を維持して加熱されながら、第1熱交換部22cを通過する。 In Case 2, in the first heat exchange portion 22c, the first fluid is heated from an inlet temperature T 7 to the outlet temperature T 8. The first fluid temperature T 8 reaches the second heat exchange section 23 as the temperature T 9. Since the humidifying part 26d sprays water from the upper part of the first heat exchanging part 22c, the first fluid passes through the first heat exchanging part 22c while being heated while maintaining the saturated vapor pressure.

また、第2流体は、改質器2の反応管3から廃熱ボイラ9を経て第1熱交換部22cに流入する。第2流体は、第1熱交換部22cにおいて温度T11から温度T12に冷却され、第1熱交換部22bにおいて温度T12から温度T13に冷却され、第1熱交換部22aにおいてT13から温度T14に冷却される。温度T14の第2流体が、サチュレータ20から排出される。 The second fluid flows from the reaction tube 3 of the reformer 2 through the waste heat boiler 9 into the first heat exchange unit 22c. The second fluid is cooled from the temperature T 11 to the temperature T 12 in the first heat exchange portion 22c is cooled from the temperature T 12 to the temperature T 13 in the first heat exchange portion 22b, T 13 in the first heat exchange portion 22a It is cooled to a temperature T 14 from. The second fluid at temperature T 14 is discharged from the saturator 20.

ケース1,2では、第2熱交換部を設置し、第1流体を同一ガスであり高温の第3流体の熱を利用して加熱するので、系全体の熱効率が向上している。第1流体の温度Tと第3流体の温度Tとの温度差ΔTは、T>Tとなる条件で任意に設定できる。この温度差ΔTが小さい方が、第3流体の熱を第3流体と同じ第1流体の加熱に利用できるので、系全体の熱回収効率が上昇する。 In cases 1 and 2, since the second heat exchange unit is installed and the first fluid is heated using the heat of the third gas which is the same gas and is high temperature, the thermal efficiency of the entire system is improved. The temperature difference ΔT between the temperature T 9 of the first fluid and the temperature T 2 of the third fluid can be arbitrarily set under the condition of T 2 > T 9 . When the temperature difference ΔT is smaller, the heat of the third fluid can be used for heating the first fluid, which is the same as the third fluid, so that the heat recovery efficiency of the entire system is increased.

温度差ΔTが小さいことは、Tの温度が低いことに繋がる。第3流体の温度Tが低いほど、塔21の第1熱交換部22a上部で水が散布された後の第1流体の温度Tを低下させることができる。第1流体の温度Tが低いほど、第2流体からの熱回収量が増大する。 The temperature difference ΔT is small, leads to a temperature of T 2 is low. The lower the temperature T 2 of the third fluid, it is possible to reduce the temperature T 3 of the first fluid after the water is sprayed in the first heat exchanging portion 22a upper part of the column 21. The lower the temperature T 3 of the first fluid, the heat recovery from the second fluid is increased.

第1熱交換部の設置数を増やすと、第2流体からより多くの熱を回収でき、サチュレータ20,30から排出される第2流体の温度T14をより低くし、第1流体の温度T10をより高くすることができる。但し、熱回収を行うためには、各第1熱交換部において第2流体の温度が第1流体の温度よりも高い必要がある。当該温度関係が成立する範囲で、第1熱交換部の設置数が適宜設定される。 Increasing the number of installed first heat exchange unit, can recover more heat from the second fluid, and a lower second fluid temperature T 14 of that discharged from the saturator 20 and 30, the temperature T of the first fluid 10 can be made higher. However, in order to perform heat recovery, the temperature of the second fluid needs to be higher than the temperature of the first fluid in each first heat exchange section. The number of first heat exchange units installed is set as appropriate within a range in which the temperature relationship is established.

<ケース3>
図4は、比較例とされるサチュレータ(ケース3)の概略図である。ケース3のサチュレータ40は、塔41に第1熱交換部42が1つ設置されるが、第2熱交換部は設置されていない。
<Case 3>
FIG. 4 is a schematic view of a saturator (case 3) as a comparative example. In the saturator 40 of the case 3, one first heat exchange unit 42 is installed in the tower 41, but no second heat exchange unit is installed.

ケース3では、第3流体(温度T:380〜400℃)が塔41上部から第1流体として塔41内に流入する。ケース1と同様に、系外からの水が配管49を通じて加湿部46の散布部50に供給され、第1熱交換部42の上部において散布部から第1流体に水が散布される。水の散布により、第1流体が温度Tに冷却されるとともに、第1流体が飽和蒸気圧まで加湿される。ケース3において、散布された余剰の水及び凝縮水は貯留部47で回収され、ポンプ48により加湿部46の散布部に循環される。 In case 3, the third fluid (temperature T 1 : 380 to 400 ° C.) flows into the tower 41 as the first fluid from the top of the tower 41. As in the case 1, water from outside the system is supplied to the spraying unit 50 of the humidifying unit 46 through the pipe 49, and water is sprayed from the spraying unit to the first fluid above the first heat exchange unit 42. The spraying of water, the first fluid is cooled to a temperature T 3, the first fluid is humidified to saturation vapor pressure. In the case 3, the surplus water and the condensed water sprayed are collected by the storage unit 47 and circulated to the spraying unit of the humidification unit 46 by the pump 48.

第1流体が第1熱交換部42を流通する間に、第1流体と第2流体との間で熱交換が行われる。この工程により、第1流体は飽和蒸気圧を維持されながら、温度Tから温度T10に加熱されて、サチュレータ40から排出される。第2流体は、上記熱交換により温度T11から温度T14に冷却されて、サチュレータ40から排出される。 While the first fluid flows through the first heat exchange unit 42, heat exchange is performed between the first fluid and the second fluid. By this step, the first fluid is heated from the temperature T 3 to the temperature T 10 while maintaining the saturated vapor pressure, and is discharged from the saturator 40. The second fluid is cooled from the temperature T 11 to the temperature T 14 by the heat exchange and is discharged from the saturator 40.

表1に、ケース1〜3のサチュレータにおける温度T〜T14の一例を示す。ケース1,2とケース3とは、サチュレータに流入する第3流体の温度T、第2流体の温度T11は同条件とした。 Table 1 shows an example of temperatures T 1 to T 14 in the saturators of cases 1 to 3. Cases 1, 2 and 3 have the same conditions for the temperature T 1 of the third fluid flowing into the saturator and the temperature T 11 of the second fluid.

Figure 0005925105
Figure 0005925105

ケース1,2は、第2熱交換部23を設置して第1流体を高温の第3流体の熱を利用して加熱するため、ケース3と比較して、サチュレータにより加湿された後の第1流体の温度T10が高くなっている。
天然ガス改質システム1の場合、上述のように合成ガスの生成に必要な水蒸気量とするために、サチュレータから排出された第1流体に更に水蒸気を添加してから、第1流体が改質器2の反応管3に送給される。ケース1〜3では第1流体中の水蒸気量は飽和蒸気圧となっているので、ケース1,2の方がケース3よりもサチュレータから排出された第1流体中の水蒸気量が多い。このため、ケース1,2のサチュレータ20,30を設置した場合、系外から添加する水蒸気量を低減させることができる。
Cases 1 and 2 are provided with the second heat exchanger 23 to heat the first fluid using the heat of the high-temperature third fluid. 1 the temperature T 10 of the fluid is high.
In the case of the natural gas reforming system 1, the first fluid is reformed after further adding steam to the first fluid discharged from the saturator in order to obtain the amount of steam necessary for the generation of synthesis gas as described above. It is fed to the reaction tube 3 of the vessel 2. In cases 1 to 3, the amount of water vapor in the first fluid has a saturated vapor pressure, so that cases 1 and 2 have a larger amount of water vapor in the first fluid discharged from the saturator than case 3. For this reason, when the saturators 20 and 30 of the cases 1 and 2 are installed, the amount of water vapor added from outside the system can be reduced.

また、ケース1,2ではより温度が低い第3流体を塔21上部に流入させているので、第1熱交換部22a上流での第1流体の温度Tをケース3より低下させることができる。ケース1,2では、第1熱交換部22a〜22cでの熱交換により第2流体からの回収される熱量が増大して、系内での熱効率が向上し、サチュレータから排出される第2流体の温度を大幅に低下させることができる。天然ガス改質システム1では、サチュレータ20,30から排出された第2流体(合成ガス)が更に冷却されるが、ケース1,2に依れば後流側での第2流体からの廃熱量を低減させることができる。 Also, since more temperatures in cases 1 and 2 is allowed to flow into a lower third fluid into the tower 21 top, it is possible to reduce the temperature T 3 of the first fluid in the first heat exchange portion 22a upstream from the case 3 . In cases 1 and 2, the amount of heat recovered from the second fluid is increased by heat exchange in the first heat exchange sections 22a to 22c, the heat efficiency in the system is improved, and the second fluid discharged from the saturator The temperature can be greatly reduced. In the natural gas reforming system 1, the second fluid (syngas) discharged from the saturators 20 and 30 is further cooled, but according to cases 1 and 2, the amount of waste heat from the second fluid on the downstream side Can be reduced.

[第2実施形態]
図5は、第2実施形態のサチュレータの一例の概略図である。図5において、第1実施形態と同じ構成には同一の符号を付している。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a schematic diagram of an example of a saturator according to the second embodiment. In FIG. 5, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

第2実施形態のサチュレータ60は、複数の容器61a〜61cを備える。容器61a,61b内に、それぞれシェル型の第1熱交換部22a,22bが収容される。容器61c内に、シェル型の第2熱交換部23が収容される。   The saturator 60 of the second embodiment includes a plurality of containers 61a to 61c. Shell-type first heat exchange units 22a and 22b are accommodated in the containers 61a and 61b, respectively. The shell-type second heat exchange unit 23 is accommodated in the container 61c.

容器61aと容器61bとは、配管62aで連結される。容器61bと容器61cとは、配管62bで連結される。従って、第2実施形態において、容器61a,配管62a、容器61b、配管62b、容器61cが、内側を第1流体が流通する流通路となっている。   The container 61a and the container 61b are connected by a pipe 62a. The container 61b and the container 61c are connected by a pipe 62b. Accordingly, in the second embodiment, the container 61a, the pipe 62a, the container 61b, the pipe 62b, and the container 61c serve as a flow path through which the first fluid flows.

容器61cの第2熱交換部23は、搬送路25を通じて容器61aの上部と接続される。搬送路25内を第3流体が流通する。第3流体は容器61a上部から容器61a内に流入し、第1流体として流通路内を流通する。   The second heat exchange unit 23 of the container 61c is connected to the upper part of the container 61a through the transport path 25. The third fluid flows through the conveyance path 25. The third fluid flows into the container 61a from the upper part of the container 61a and flows through the flow passage as the first fluid.

容器61a及び容器61b同士は、配管24で接続される。第2流体は、第1熱交換部22bを収容する容器61bの外周に設置されるチューブ内を流通し、配管24を通って第1熱交換部22aを収容する容器61aの外周に設置されるチューブ内を流通してから、サチュレータ60外に排出される。   The container 61a and the container 61b are connected by a pipe 24. The second fluid flows through the tube installed on the outer periphery of the container 61b that accommodates the first heat exchange part 22b, and is installed on the outer periphery of the container 61a that accommodates the first heat exchange part 22a through the pipe 24. After circulating through the tube, it is discharged out of the saturator 60.

各容器61a〜61cについて、加湿部26a〜26cが設置される。各容器61a〜61cに配管29が接続される。配管29が接続される位置は、第1熱交換部22a,22b及び第2熱交換部23の第1流体上流側とされる。   Humidification parts 26a-26c are installed about each container 61a-61c. A pipe 29 is connected to each of the containers 61a to 61c. The position to which the pipe 29 is connected is the first fluid upstream side of the first heat exchange units 22 a and 22 b and the second heat exchange unit 23.

図5では、第1熱交換部を2つ設ける場合を例示したが、第1熱交換部は1つまたは3つ以上設置されても良い。   Although the case where two first heat exchange units are provided is illustrated in FIG. 5, one or three or more first heat exchange units may be installed.

第2実施形態のサチュレータ60においても、第1実施形態のケース1と同様にして熱交換が行われる。
すなわち、容器61cの第2熱交換部23において、流通路内を流通する第1流体(温度T)と第3流体との間で熱交換が行われる。熱交換により、第3流体は温度Tまで冷却される。
In the saturator 60 of the second embodiment, heat exchange is performed in the same manner as the case 1 of the first embodiment.
That is, in the second heat exchange part 23 of the container 61c, heat exchange is performed between the first fluid (temperature T 9 ) flowing in the flow passage and the third fluid. The heat exchanger, the third fluid is cooled to a temperature T 2.

温度Tに冷却された第3流体は、搬送路25を流通し、容器61a上部のから容器61a内に第1の流体として流入する。 Third fluid that has been cooled to a temperature T 2 flows through the conveying path 25, and flows as the first fluid into the container 61a from the container 61a upper to.

第1熱交換部22aに流入する前の第1流体に対して、加湿部26aの散布部が水を散布する。散布された水が第1流体(温度T)と接触して蒸発して、第1流体に水蒸気が添加されるとともに、第1流体が温度Tとなる。 The spraying part of the humidifying part 26a sprays water on the first fluid before flowing into the first heat exchanging part 22a. The sprayed water comes into contact with the first fluid (temperature T 2 ) and evaporates, water vapor is added to the first fluid, and the first fluid reaches temperature T 3 .

反応管3から排出された第2流体としての合成ガスは、温度T11(300〜400℃程度)に冷却されてから容器61bの第1熱交換部22bに供給される。 The synthesis gas as the second fluid discharged from the reaction tube 3 is cooled to a temperature T 11 (about 300 to 400 ° C.) and then supplied to the first heat exchange unit 22b of the container 61b.

第1熱交換部22a,22bにおいて、第1流体と第2流体との間で熱交換が行われる。第1流体は、第1熱交換部22aにおいて入口温度Tから出口温度Tに加熱され、配管62aを通じて容器61aから容器61bに搬送される。第1流体は、第1熱交換部22bにおいて入口温度Tから出口温度Tに加熱される。 In the first heat exchange units 22a and 22b, heat exchange is performed between the first fluid and the second fluid. The first fluid is heated from an inlet temperature T 3 on the outlet temperature T 4 at the first heat exchanging portion 22a, it is conveyed from the container 61a to the vessel 61b through the pipe 62a. The first fluid is heated from an inlet temperature T 5 at the first heat exchanging portion 22b in the outlet temperature T 6.

第2流体は、第1熱交換部22bにおいて温度T11からT13に冷却される、配管24を通じて容器61bから容器61aに搬送される。第2流体は、第1熱交換部22aにおいて温度T13から温度T14に冷却される。第2流体は、温度T14としてサチュレータ60から排出される。 The second fluid is cooled from the temperature T 11 to T 13 in the first heat exchange portion 22b, it is conveyed from the container 61b to the container 61a via the pipe 24. The second fluid is cooled from the temperature T 13 to the temperature T 14 in the first heat exchange portion 22a. The second fluid is discharged from the saturator 60 as the temperature T 14.

第2実施形態においても、加湿部26a,26bの散布部から散布された水は、第1熱交換部22a,22bで第1流体及び第2流体の熱により水蒸気となる。これにより、第1流体は、第1熱交換部22a,22bを通過する際に、飽和蒸気圧を維持されながら加熱される。   Also in the second embodiment, the water sprayed from the spraying sections of the humidifying sections 26a and 26b becomes water vapor by the heat of the first fluid and the second fluid in the first heat exchange sections 22a and 22b. Thereby, the first fluid is heated while maintaining the saturated vapor pressure when passing through the first heat exchange units 22a and 22b.

第1熱交換部22bを通過し温度Tに到達した第1流体は、容器61bから配管62bを通って温度Tとして容器61cに流入する。容器61cの第2熱交換部23において、第1流体は第3流体と熱交換して温度Tから温度T10に加熱される。このとき、第2熱交換部23の上側から加湿部26cの散布部により水が散布されているため、第2熱交換部23を通過する第1流体は、飽和蒸気圧を維持されながら加熱される。 First fluid has reached the temperature T 6 passes through the first heat exchanging portion 22b, through the vessel 61b pipe 62b flows into the container 61c as the temperature T 9. In the second heat exchange portion 23 of the container 61c, the first fluid is heated to a temperature T 10 from the temperature T 9 Replace third fluid and heat. At this time, since water is sprayed from the upper side of the second heat exchange unit 23 by the spray unit of the humidifying unit 26c, the first fluid passing through the second heat exchange unit 23 is heated while maintaining the saturated vapor pressure. The

第2熱交換部23を通過した第1流体は、飽和水蒸気圧の水蒸気を伴って、温度T10としてサチュレータ60から排出される。 First fluid which has passed through the second heat exchanger 23, with steam of saturated vapor pressure, and is discharged from the saturator 60 as the temperature T 10.

上記のように、図5のサチュレータ60はケース1と同様の熱交換が行われているため、サチュレータ60における温度T〜T14は、表1のケース1とほぼ同じとなる。すなわち、第2実施形態においても、サチュレータにより加熱された後の第1流体の温度T10を高くすることができる。また、第1熱交換部22a上流での第1流体の温度Tを低下させることができる。 As described above, the saturator 60 shown in FIG. 5 is subjected to the same heat exchange as that of the case 1. Therefore, the temperatures T 1 to T 14 in the saturator 60 are substantially the same as those of the case 1 in Table 1. That is, it is possible also in the second embodiment, to increase the first fluid temperature T 10 of after being heated by the saturator. Further, it is possible to reduce the temperature T 3 of the first fluid in the first heat exchange portion 22a upstream.

1 天然ガス改質システム
2 改質器
3 反応管
4 改質炉
5 廃熱回収部
6 煙突
7,8,24,29,62a,62b 配管
9 廃熱ボイラ
10 天然ガス供給ライン
20,30,60 サチュレータ
21 塔
22a,22b 第1熱交換部
23 第2熱交換部
25 搬送路
26a,26b,26c,26d 加湿部
27a,27b,27c 貯留部
28a,28b,28c ポンプ
61a,61b,61c 容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Natural gas reforming system 2 Reformer 3 Reaction tube 4 Reforming furnace 5 Waste heat recovery part 6 Chimney 7, 8, 24, 29, 62a, 62b Pipe 9 Waste heat boiler 10 Natural gas supply line 20, 30, 60 Saturator 21 Tower 22a, 22b 1st heat exchange part 23 2nd heat exchange part 25 Conveyance path 26a, 26b, 26c, 26d Humidification part 27a, 27b, 27c Storage part 28a, 28b, 28c Pump 61a, 61b, 61c Container

Claims (4)

第1流体が内側を流通する流通路と、
前記流通路の前記第1流体の流通方向に沿って1つまたは複数設置され、前記第1流体と第2流体との間で熱交換させる第1熱交換部と、
前記第1流体の前記流通路内での流通方向で前記第1熱交換部の下流側に設置され、前記第1熱交換部を通過した後の前記第1流体と第3流体との間で熱交換させる第2熱交換部と、
前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部の前記第1流体の上流側において、前記流通路内を流通する前記第1流体に水を添加する加湿部と、
前記第2熱交換部で熱交換された後の前記第3流体を、前記第2熱交換部から前記第1熱交換部の前記第1流体上流側に搬送し、前記第1流体として前記流通路内に流入させる搬送路とを有し、
前記第1熱交換部において、前記第1流体が加熱されるとともに加湿され、前記第2流体が冷却されて系外に排出され、
前記第2熱交換部において、前記第1流体が加熱されるとともに飽和蒸気圧まで加湿されて系外に排出され、前記第3流体が冷却されるサチュレータ。
A flow path through which the first fluid circulates;
One or more installed along the flow direction of the first fluid in the flow passage, and a first heat exchanging unit that exchanges heat between the first fluid and the second fluid;
Between the first fluid and the third fluid, which is installed on the downstream side of the first heat exchange part in the flow direction of the first fluid in the flow passage and passes through the first heat exchange part. A second heat exchange part for heat exchange;
A humidifying unit for adding water to the first fluid flowing in the flow path on the upstream side of the first fluid of the first heat exchange unit and the second heat exchange unit;
The third fluid after heat exchange in the second heat exchange section is transported from the second heat exchange section to the first fluid upstream side of the first heat exchange section, and the circulation as the first fluid A conveyance path to flow into the path,
In the first heat exchange unit, the first fluid is heated and humidified, the second fluid is cooled and discharged out of the system,
A saturator in which, in the second heat exchanging section, the first fluid is heated, humidified to a saturated vapor pressure, discharged outside the system, and the third fluid is cooled.
前記流通路が、前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部を収容する1つの塔である請求項1に記載のサチュレータ。   2. The saturator according to claim 1, wherein the flow path is one tower that houses the first heat exchange unit and the second heat exchange unit. 前記流通路が、複数の容器と該容器同士を連結する配管であり、前記容器に前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部が1つずつ収容されている請求項1に記載のサチュレータ。   2. The saturator according to claim 1, wherein the flow path is a pipe that connects a plurality of containers and the containers, and each of the first heat exchange unit and the second heat exchange unit is accommodated in the container. . 前記第1流体とされる天然ガスを水蒸気と反応させて、前記第2流体とされる水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質器と、
前記第3流体とされる天然ガスを供給する天然ガス供給ラインと、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のサチュレータとを備える天然ガス改質システム。
A reformer that reacts the natural gas, which is the first fluid, with water vapor to produce synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide, which is the second fluid;
A natural gas supply line for supplying natural gas as the third fluid;
A natural gas reforming system comprising the saturator according to any one of claims 1 to 3.
JP2012236672A 2012-10-26 2012-10-26 Saturator and natural gas reforming system having the same Active JP5925105B2 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012236672A JP5925105B2 (en) 2012-10-26 2012-10-26 Saturator and natural gas reforming system having the same
RU2015115158/05A RU2598934C1 (en) 2012-10-26 2013-09-05 Saturator and natural gas reforming system equipped with it
US14/437,076 US9638367B2 (en) 2012-10-26 2013-09-05 Saturator and natural gas reforming system provided with same
CA2888593A CA2888593C (en) 2012-10-26 2013-09-05 Saturator and natural gas reforming system provided with same
EP13849858.9A EP2913297B1 (en) 2012-10-26 2013-09-05 Saturator, natural gas reforming system provided with same and method of operating the saturator
PCT/JP2013/073924 WO2014065020A1 (en) 2012-10-26 2013-09-05 Saturator and natural gas reforming system provided with same
AU2013335985A AU2013335985B2 (en) 2012-10-26 2013-09-05 Saturator and natural gas reforming system provided with same
DK13849858.9T DK2913297T3 (en) 2012-10-26 2013-09-05 Humidifier, natural gas modification plant and provided and method for operating the humidifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012236672A JP5925105B2 (en) 2012-10-26 2012-10-26 Saturator and natural gas reforming system having the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014084265A JP2014084265A (en) 2014-05-12
JP5925105B2 true JP5925105B2 (en) 2016-05-25

Family

ID=50544401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012236672A Active JP5925105B2 (en) 2012-10-26 2012-10-26 Saturator and natural gas reforming system having the same

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9638367B2 (en)
EP (1) EP2913297B1 (en)
JP (1) JP5925105B2 (en)
AU (1) AU2013335985B2 (en)
CA (1) CA2888593C (en)
DK (1) DK2913297T3 (en)
RU (1) RU2598934C1 (en)
WO (1) WO2014065020A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6362126B2 (en) 2013-03-11 2018-07-25 三菱重工エンジニアリング株式会社 Methanol plant and gasoline synthesis plant
WO2019139847A2 (en) 2018-01-09 2019-07-18 Advanced Building Systems, Inc. Advanced curtain wall top-down renovation

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4956446A (en) * 1972-10-02 1974-05-31
US4595459A (en) * 1982-11-12 1986-06-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Desalinization apparatus
US4545976A (en) * 1983-11-10 1985-10-08 Exxon Research & Engineering Co. Hydrocarbon steam reforming using series steam superheaters
SE455226B (en) * 1986-10-23 1988-06-27 Scandiaconsult Ab PROCEDURE AND DEVICE FOR Flue gas condensation, as well as preheating and humidification of combustion air in combustion plants
JP2538924B2 (en) * 1987-06-18 1996-10-02 三菱重工業株式会社 Hydrocarbon gas humidifier
EP0351711A3 (en) * 1988-07-19 1990-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Liquid phase carbon monoxide shift process
US4980145A (en) 1988-07-19 1990-12-25 Air Products And Chemicals, Inc. Liquid phase carbon monoxide shift process
US5607011A (en) * 1991-01-25 1997-03-04 Abdelmalek; Fawzy T. Reverse heat exchanging system for boiler flue gas condensing and combustion air preheating
AT398708B (en) * 1993-07-26 1995-01-25 Hiross Int Corp Bv DEVICE FOR REDUCING THE MOISTURE CONTENT OF A GASEOUS MEDIUM
CA2181510A1 (en) * 1995-07-27 1997-01-28 Daniel M. St. Louis Adiabatic saturator and method for conditioning an air stream
US5782104A (en) * 1996-06-20 1998-07-21 Societe En Commandite Gaz Metropolitain Integrated air conditioning system with hot water production
EP0849245A1 (en) * 1996-12-20 1998-06-24 Kvaerner Process Technology Limited Process and plant for the production of methanol
DE69905543T3 (en) * 1998-12-07 2006-10-19 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Process for the production of methanol
JP2000313601A (en) * 1999-04-26 2000-11-14 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Apparatus for feeding oxidizing agent to gasification furnace
MXPA02007407A (en) * 2000-02-01 2003-09-05 Texaco Development Corp Integration of shift reactors and hydrotreaters.
DE10059910C2 (en) * 2000-12-01 2003-01-16 Daimler Chrysler Ag Device for continuous humidification and dehumidification of the supply air of production processes or ventilation systems
JP4706812B2 (en) * 2000-12-25 2011-06-22 三菱瓦斯化学株式会社 Method for producing dimethyl ether
JP4959074B2 (en) * 2001-07-19 2012-06-20 三菱重工業株式会社 Method for producing methanol
US7069981B2 (en) 2002-11-08 2006-07-04 Modine Manufacturing Company Heat exchanger
JP4175921B2 (en) * 2003-03-12 2008-11-05 東京瓦斯株式会社 Heat recovery system in hydrogen production equipment
US7431805B2 (en) * 2003-12-03 2008-10-07 Arizona Board Of Regents Method and apparatus for simultaneous heat and mass transfer utilizing a carrier-gas at various absolute pressures
ES2310303T3 (en) * 2004-03-01 2009-01-01 Haldor Topsoe A/S PROCESS TO REFRIGERATE AN EXOTHERMAL REACTION AREA AND REACTOR UNIT.
US7976613B2 (en) * 2005-08-16 2011-07-12 Woodside Energy Limited Dehydration of natural gas in an underwater environment
DE102007019830B3 (en) * 2007-04-25 2008-07-31 Uhde Gmbh Reactor for catalytic primary reformation of hydrocarbons with water vapor under increased pressure, has device for top firring of reformation process furnace, and supply mechanism, which has main inlet channel and secondary inlet channel
DE102007050799B3 (en) * 2007-10-24 2008-10-23 Cfc Solutions Gmbh Device for humidifying and heating fuel gas for fuel cell system, has housing through which gas to be humidified and heated flows on predetermined path
US8980211B2 (en) * 2008-03-01 2015-03-17 Bryan Christopher Timmins Method for the capture and disposal of carbon dioxide in an energy conversion process

Also Published As

Publication number Publication date
CA2888593A1 (en) 2014-05-01
US9638367B2 (en) 2017-05-02
AU2013335985B2 (en) 2016-01-07
DK2913297T3 (en) 2018-03-26
WO2014065020A1 (en) 2014-05-01
EP2913297B1 (en) 2017-12-13
EP2913297A1 (en) 2015-09-02
CA2888593C (en) 2017-10-24
US20150276112A1 (en) 2015-10-01
AU2013335985A1 (en) 2015-04-30
RU2598934C1 (en) 2016-10-10
JP2014084265A (en) 2014-05-12
EP2913297A4 (en) 2016-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102666770B1 (en) Ammonia decomposition equipment, gas turbine plant equipped therewith, and ammonia decomposition method
US11939915B2 (en) Raw material fluid treatment plant and raw material fluid treatment method
US8151549B2 (en) High humidity gas turbine equipment
WO2022180740A1 (en) Carbon dioxide gas recovery type hydrogen production system utilizing lng
CN108352550A (en) With the parallel condensation evaporation method and apparatus of condensation-vaporising device fuel cell system and with condensation-vaporising device dye cell system
JP2013229203A (en) Solid oxide fuel cell system
CN102456897A (en) Combined electricity-heat-cold supply system based on fuel cell
JP5925105B2 (en) Saturator and natural gas reforming system having the same
JP2012233609A (en) Hot water storage tank for fuel cell, and power generation system
JP5394019B2 (en) Hydrogen generation method by dual pressure multi-stage electrolysis
JP2014182923A (en) Fuel cell system and operation method thereof
CN115680882A (en) Heat storage system based on gas turbine and working method
JP7190079B2 (en) Fuel cell system with combined fuel vaporization and cathode gas heater unit and method of use and operation
DK2920834T3 (en) Cooled fuel cell plant comprising an absorption heater
JP2007223843A (en) Apparatus and method for producing hydrogen
WO2021220455A1 (en) System for producing hydrocarbon using vaporization
JP6405538B2 (en) Fuel cell system
JP5677931B2 (en) Boiler equipment
JP6523841B2 (en) Fuel cell system
CN114413245B (en) IGCC power plant heat accumulation, oxygen storage, energy storage and heat supply peak regulation system
JP2010027365A (en) Fuel cell cogeneration system
JP2023103749A (en) Carbon dioxide recovery system
JP2018200778A (en) Co-generation system
JP2003331878A (en) Fuel cell residual vapor condensation steam-water separator
JP2008277118A (en) Fuel cell system and fuel cell pressurizing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150911

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160419

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5925105

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350